专利名称：一种水质在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水质分析，特别涉及一种水质在线监测系统。
技术背景国家标准规定的氨氮和化学需氧量的湿法化学分析方法中，均需要向样品 中加入一定量的多种化学试剂进行反应，然后再通过容量法或者分光光度法等 方法进行定量测定。如图1所示，意大利Systea公司生产的一种水质在线监测系统，被测水样、 各种试剂、标液、零液分别通过阀门与蠕动泵连通，而蠕动泵依次连接反应室、 测量室，测量室的一端连通外界。光源发出的光穿过测量室内的混合液体后被 检测器接收，并送分析单元分析，从而得到被测水样的参数，如COD (化学需 氧量)，而测量后的废液从测量室内排出。上述水质在线监测系统具有诸多不足1、 样品和化学试剂的定量和抽取均是通过多个电磁阀的开关和蠕动泵的吸 取来完成。每一种试剂均需要一个电磁阀来控制，从而使得在反应试剂种类较 多时，流路的连接和切换控制显得非常复杂，很难实现多种监测指标在同一台 仪器上进行，造成扩展功能不足。2、 结构复杂，使用了多个分别与每一种试剂连接的电磁阀，被测水样与试 剂间的反应和测量置于两个器件内进行。3、 由于电磁阀和连接器件内部死体积的存在，各种试剂容易在流路内残留， 导致前后两次测量之间会相互干扰；而且在流路切换时非常容易引起不同试剂 之间的交叉污染，从而降低了测量精度。4、 在工作过程中，各种试剂和样品都要经过所述蠕动泵，因此会残留在蠕 动泵中；而这些残留的试剂和样品会腐蚀所述蠕动泵，降低泵的使用寿命，提 高了测量成本。5、 响应时间长，如监测水中COD时，反应室是与外界是连通的，反应室
内的压力与外界相同，在此条件下各种试剂需在反应室内经历较长时间才能充分反应。水样和试剂间的充分混合也需要较长时间。实用新型内容为了解决现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种测量精度高、扩 展功能强、响应速度高、测量成本低、结构简单的水质在线监测系统。 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种水质在线监测系统，包括泵、储液单元和反应-检测单元；所述监测系统还包括多通道选向阀和空气通道，所述多通道选向阀上具有进样通道、试剂通道、分析通道和连通所述储液单元的公共通道；所述反应-检测单元包括光源、 反应-检测室、检测器及分析装置；所述反应-检测室的一端连通所述分析通道。作为优选，所述空气通道设置在所述多通道选向阀上。作为优选，所述监测系统还包括分别连接所述泵、储液单元的三通阀，所 述空气通道设置在三通阀上。作为优选，所述反应-检测室的连通空气端安装第一阀门。作为优选，在所述反应-检测室与所述分析通道之间安装第二阀门。作为优选，所述泵是注射泵或柱塞泵。作为优选，所述储液单元是储液环。本实用新型的基本原理是在测量时，通过多通道选向阀选择水样、各种 试剂等对应通道，分别往储液单元内抽取相应的体积，再由泵推至反应-检测室； 再将空气推至反应检测室(空气搅拌了水样和试剂，使两者充分混合，縮短了 反应时间)；水样和试剂在反应-检测室内依次进行试剂混合、反应和光电检测， 在反应过程还可关闭设置在反应-检测室一端的阀门，反应-检测室内递增的压力 提高了反应速度，从而降低了监测系统的响应时间。与现有技术相比较，本实用新型具有如下有益效果1、 本系统采用无死体积的多通道选向阀来选择通道，可以简便、迅速地实 现化学试剂的选择和切换，可以在同一监测系统上分析水样的多个参数，如氨 氮(NH3-N)、化学需氧量(CODc》，弥补了现有监测系统扩展性差的不足。2、 结构简单，使用多通道选向阀，替换了多个电磁阀；能够将试剂混合、条件化学反应和光电检测三项工作于反应-检测室内进行。3、 采用的多通道选向阀解决了由于电磁阀和连接器件等引起的死体积问题，避免了各种试剂间的交叉污染、测量之间的相互干扰；使用的泵都能抽取 准确体积的试剂、水样，上述措施都有助于提高测量精度。4、 在工作过程中，泵能抽取准确体积的试剂，降低了试剂的使用量，降低 了测量成本。5、 响应时间短，使用空气去搅拌反应-检测室内的水样和(部分)试剂，使 水样和(部分)试剂间充分混合，縮短了反应时间。通过关闭安装在反应-检测 室一端的阀门，使水样、试剂间的反应在一个封闭的环境下进行，如在测量COD 时，该封闭环境内递增的压力提高了反应速度，从而大大縮短了测量时间。
图1是一种现有水中COD在线监测系统的结构示意图；图2是本实用新型实施例1中水质在线监测系统的结构示意图； 图3是本实用新型实施例2中水质在线监测系统的结构示意图； 图4是本实用新型实施例3中水质在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详尽描述。如图2所示， 一种水质在线监测系统，用于测量水样中的氨氮，所述监测 系统包括注射泵l、储液环3、多通道选向阀4、反应-检测单元。所述注射泵1的一端连通所述储液环3，储液环3的容积大于注射泵1的容积。所述多通道选向阀4具有进样通道、连接各种试剂的试剂通道、空气通道d、 分析通道o、连通所述储液环3的公共通道、连接标定液的标定通道和排废通道 f。所述试剂包括测量氨氮用的屏蔽剂和显色剂，标定液为氨氮标液和氨氮零液。所述反应-检测单元包括光源5、反应-检测室6、加热装置、检测器7及分 析装置。所述反应-检测室6的一端与所述分析通道o连通。所述加热装置是设 置在反应-检测室6内的电加热丝。
上述监测系统的工作过程，包括以下步骤a、 多通道选向阀4选择空气通道d、进样通道e和试剂通道g、 h，然后由 注射泵1通过该通道d向储液环3内抽取一定体积的空气、准确体积的水样和 测量氨氮用的试剂(酒石酸钾钠溶液、纳氏试剂)；b、 由注射泵1通过分析通道o将储液环3内的试剂、被测水样推至反应-检测室6内；c、 注射泵1通过分析通道o将储液环3内的空气也推至反应-检测室6内， 此过程中空气搅拌了被测水样、各种试剂，使水样和试剂充分混合；d、 被测水样与试剂在反应-检测室6内充分反应；e、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内的反应产物，之后被检测器7接收;f、 接收信号经分析装置分析，从而得到水样中的氨氮浓度；g、 多通道选向阀4选择分析通道o，然后由注射泵l将反应-检测室6内的反应产物从分析通道O重新抽取至储液环3内；h、 多通道选向阀4选择排废通道f，然后由注射泵1将储液环3内的反应 产物从排废通道f、排废管路9排出。当上述监测系统使用一段时间后，需要对监测系统进行测量氨氮的标定， 包括以下步骤1、 多通道选向阀4选择标定通道i或标定通道j，由注射泵l通过该通道向 储液环3内抽取定量的氨氮标液或氨氮零液；2、 多通道选向阀4选择试剂通道g、 h，由注射泵1通过该通道向储液环3 内抽取定量的测氨氮试剂；3、 多通道选向阀4选择分析通道o，然后由注射泵1通过该通道o将储液 环3内的氨氮标液或零液、试剂推至反应-检测室6内；4、 多通道选向阀4选择空气通道d，然后由注射泵1通过该通道d向储液 环3内抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，然后由注射泵1通过该通道o将储液环3 内的空气推至反应-检测室6内，空气搅拌了标液或零液、试剂，使标液或零液、 试剂充分混合；5、 对于氨氮的标定氨氮标液或零液、试剂在所述反应-检测室6内充分反应；6、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内的反应产物，之后被检测器7接收， 对系统进行测量氨氮的标定；7、 多通道选向阀4选择分析通道o，然后由注射泵l将反应-检测室6内的 反应产物通过分析通道o重新抽取至储液环3内；8、 多通道选向阀4选择排废通道f，然后由注射泵1将储液环3内的反应 产物通过排废通道f、排废管路9排出。实施例2:如图3所示， 一种水质在线监测系统，用于测量水样中的氨氮、COD，与 实施例l不同的是-1、 在所述反应-检测室6连接空气端的一恻安装可以耐高压的第一电磁阀10。2、 使用柱塞泵2代替注射泵1。3、 在所述反应-检测室6上设置微波加热装置，替代原电加热装置。4、 所述试剂还包括测量COD用的催化剂和氧化剂，标定液还包括COD标 液和COD零液。上述监测系统的工作过程，包括以下步骤a、 多通道选向阀4分别选择进样通道e和试剂通道n，然后由柱塞泵2通 过上述通道向储液环3内抽取准确体积的被测水样、测量COD用的部分试剂(硫 酸荥、重铬酸钾溶液)；b、 多通道选向阀4选择分析通道o，打开第一电磁阀10，然后由柱塞泵2 通过该通道o将储液环3内的被测水样、部分试剂推至反应-检测室6内；c、 多通道选向阀选择空气通道d，柱塞泵2通过所述公共通道向储液环3内抽取一定体积的空气；多通道选向阔4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述空气推 至反应-检测室6内；所述空气搅拌了所述水样和部分试剂(硫酸汞、重络酸钾 溶液)，使水样和部分试剂充分混合；ml、多通道选向阀4选择试剂通道m，柱塞泵2通过所述公共通道向储液 环3内抽取定量的其他试剂(硫酸银、硫酸溶液)；多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述其他试 剂推至反应-检测室6内；m2、多通道选向阀4选择空气通道d，然后由柱塞泵2通过该通道d向储 液环3内抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，然后由柱塞泵2通过该通道o将储液环3 内的空气推至反应-检测室6内，空气搅拌了被测水样、各种试剂，使水样和试 剂充分混合；d、 关闭所述第一电磁阀10，使反应-检测室6成为封闭的环境，通过微波 加热反应-检测室6内的混合样品，直至水样与试剂间的反应进行至终点，该封 闭环境内递增的压力提高了反应速度，从而降低了监测系统测量的响应时间；e、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内的反应产物，之后被检测器7接收；f、 接收信号经分析装置分析，从而得到被测水样中的COD;g、 打开第一电磁阀IO，多通道选向阀4选择分析通道o，然后由柱塞泵2 通过该通道o将反应-检测室6内的反应产物重新抽取至储液环3内；h、 多通道选向阀4选择排废通道f，然后由柱塞泵2将储液环3内的反应 产物通过该通道f、排废管路9排出。上述监测系统的工作过程，包括以下步骤a、 多通道选向阀4分别选择进样通道e和试剂通道g，然后由柱塞泵2通 过上述通道分别向储液环3内抽取准确体积的被测水样、测量氨氮用的部分试 剂(酒石酸钾钠溶液)；b、 多通道选向阀4选择分析通道o，打开第一电磁阀IO，然后由柱塞泵2 通过该通道o将储液环3内的被测水样、部分试剂推至反应-检测室6内；c、 多通道选向阀4选择空气通道d，柱塞泵2通过所述公共通道向储液环 3内抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述空气推 至反应-检测室6内；所述空气搅拌了所述水样和部分试剂(酒石酸钾钠溶液)，使水样和部分试剂充分混合；光源5发出的光穿过反应-检测室6内的混合物，之后被检测器7接收，从 而得到第一吸光度；ml、多通道选向阀4选择试剂通道h，柱塞泵2通过所述公共通道向储液 环3内抽取定量的其他试剂(纳氏试剂)；多通道选向阔4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述其他试 剂推至反应-检测室6内；m2、多通道选向阀4选择空气通道d，然后由柱塞泵2通过该通道d向储 液环3内抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o,然后由柱塞泵2通过该通道o将储液环3 内的空气推至反应-检测室6内，空气搅拌了被测水样、各种试剂，使水样和试 剂充分混合；d、 关闭所述第一电磁阀10，使反应-检测室6成为封闭的环境直至水样与 试剂间的反应进行至终点；e、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内经过充分反应的反应产物，之后被 检测器7接收，得到第二吸光度；f、 分析装置处理所述第一、第二吸光度，得到被测水样中的氨氮浓度；g、 打开第一电磁阀IO，多通道选向阀4选择分析通道o，然后由柱塞泵2 通过该通道o将反应-检测室6内的反应产物重新抽取至储液环3内；h、 多通道选向阀4选择排废通道f，然后由柱塞泵2将储液环3内的反应 产物通过该通道f、排废管路9排出。实施例3:如图4所示， 一种水质在线监测系统，用于测量水样中的氨氮、COD，与 实施例2不同的是1、 多通道选向阀4上不再设置空气通道。2、 柱塞泵2的一端连接三通阀15，三通阀15的一个通路12连通外界，作 为空气通道；所述储液环3的一端连接所述三通阀15。3、 在反应-检测室6与分析通道之间安装可以耐高压的第二电磁阀11。 上述监测系统的工作过程，包括以下步骤a、 多通道选向阀4分别选择进样通道e和试剂通道n，然后由柱塞泵2通 过上述通道向储液环3内抽取准确体积的被测水样、测量COD用的部分试剂(硫 酸汞、重铬酸钾溶液)；b、 多通道选向阀4选择分析通道o，打开第一电磁阀IO、第二电磁阀ll， 然后由柱塞泵2通过该通道o将储液环3内的被测水样、部分试剂推至反应-检 测室6内；c、 柱塞泵2通过所述三通阀15上的空气通道抽取一定体积的空气； 多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将抽取的空气推至反应-检测室6内；所述空气搅拌了所述水样和部分试剂(硫酸汞、重铬酸 钾溶液)，使水样和部分试剂充分混合；ml、多通道选向阀4选择试剂通道m，柱塞泵2通过所述公共通道向储液 环3内抽取定量的其他试剂(硫酸银、硫酸溶液)；多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述其他试 剂推至反应-检测室6内；m2、柱塞泵2通过所述三通阀15上的空气通道抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，然后由柱塞泵2通过该通道o将抽取的空 气推至反应-检测室6内，空气搅拌了被测水样、各种试剂，使水样和试剂充分 混合；d、 依次关闭所述第二电磁阀11、第一电磁阀10,使反应-检测室6成为封 闭的环境，通过微波加热反应-检测室6内的混合样品，直至水样与试剂间的反 应进行至终点，该封闭环境内递增的压力提高了反应速度，从而降低了监测系 统测量的响应时间；e、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内的反应产物，之后被检测器7接收;f、 接收信号经分析装置分析，从而得到被测水样中的COD;g、 依次打开第一电磁阀10、第二电磁阀11，多通道选向阀4选择分析通 道o，然后由柱塞泵2通过该通道o将反应-检测室6内的反应产物重新抽取至 储液环3内； h、多通道选向阀4选择排废通道f，然后由柱塞泵2将储液环3内的反应 产物通过该通道f、排废管路9排出。上述监测系统的工作过程，包括以下步骤a、 多通道选向阀4分别选择进样通道e和试剂通道g，然后由柱塞泵2通 过上述通道分别向储液环3内抽取准确体积的被测水样、测量氨氮用的部分试 剂(酒石酸钾钠溶液)；b、 多通道选向阀4选择分析通道o，打开第一电磁阀IO、第二电磁阀ll， 然后由柱塞泵2通过该通道o将储液环3内的被测水样、部分试剂推至反应-检 测室6内；c、 柱塞泵2通过所述三通阀15上的空气通道抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将抽取的空气 推至反应-检测室6内；所述空气搅拌了所述水样和部分试剂(酒石酸钾钠溶液)， 使水样和部分试剂充分混合；光源5发出的光穿过反应-检测室6内的混合物，之后被检测器7接收，从 而得到第一吸光度；ml、多通道选向阀4选择试剂通道h，柱塞泵2通过所述公共通道向储液 环3内抽取定量的其他试剂(纳氏试剂)；多通道选向阀4选择分析通道o，柱塞泵2通过所述公共通道将所述其他试 剂推至反应-检测室6内；m2、柱塞泵2通过所述三通阀15上的空气通道抽取一定体积的空气；多通道选向阀4选择分析通道o，然后由柱塞泵2通过该通道o将抽取的空 气推至反应-检测室6内，空气搅拌了被测水样、各种试剂，使水样和试剂充分 混合；d、 依次关闭所述第二电磁阀11、第一电磁阀IO，使反应-检测室6成为封 闭的环境直至水样与试剂间的反应进行至终点；e、 光源5发出的光穿过反应-检测室6内经过充分反应的反应产物，之后被 检测器7接收，得到第二吸光度；f、 分析装置处理所述第一、第二吸光度，得到被测水样中的氨氮浓度；g、 依次打开第一电磁阀10、第二电磁阀11，多通道选向阀4选择分析通 道o，然后由柱塞泵2通过该通道o将反应-检测室6内的反应产物重新抽取至储液环3内；h、 多通道选向阀4选择排废通道f，然后由柱塞泵2将储液环3内的反应 产物通过该通道f、排废管路9排出。需要指出的是，上述实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限制。 如实施例中的监测系统只测量两个参数，当然还可以通过增加多通道选向阀上 的试剂通道数，去实现在同一监测系统上测量多个参数的功能。在不脱离本实 用新型精神的情况下，对本实用新型作出的任何形式的改变均应落入本实用新 型的保护范围之内。
权利要求1、一种水质在线监测系统，包括泵、储液单元和反应-检测单元；其特征在于所述监测系统还包括多通道选向阀和空气通道，所述多通道选向阀上具有进样通道、试剂通道、分析通道和连通所述储液单元的公共通道；所述反应-检测单元包括光源、反应-检测室、检测器及分析装置，所述反应-检测室的一端连通所述分析通道。
2、 根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述空气通道设置在所 述多通道选向阀上。
3、 根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述监测系统还包括分 别连接所述泵、储液单元的三通阀，所述空气通道设置在三通阀上。
4、 根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于所述反应-检测室的连通 空气端安装第一阀门。
5、 根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于在所述反应-检测室与所 述分析通道之间安装第二阀门。
6、 根据权利要求1至5任一所述的监测系统，其特征在于所述泵是注射 泵或柱塞泵。
7、 根据权利要求1至5任一所述的监测系统，其特征在于所述储液单元 是储液环。
专利摘要本实用新型公开了一种水质在线监测系统，包括泵、储液单元、反应-检测单元、多通道选向阀和空气通道，所述多通道选向阀上具有进样通道、试剂通道、分析通道和连通所述储液单元的公共通道；所述反应-检测单元包括光源、反应-检测室、检测器及分析装置，所述反应-检测室的一端连通所述分析通道。本监测系统结构简单、测量精度高、能测量水样中的多个参数、响应速度高。可广泛应用在各种水源的水质在线监测，如生活污水、工业污水、河水、江水等。
文档编号G01N33/18GK201210146SQ200820088159
公开日2009年3月18日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者健 王, 韩双来, 项光宏 申请人:聚光科技(杭州)有限公司